深腔零件的工艺分析及数控加工.docx
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深腔零件的工艺分析及数控加工
摘要
这次毕业设计讲述深腔零件的工艺分析及数控加工，其设计的主要内容有对零件进行详细的分析、工件在机床上咋样装夹、零件加工的工艺流程、零件程序的生成，零件图纸的加工步骤分析，清楚看清零件图上的尺寸、所需要的材料种类、技术要求、零件具体结构等；装夹有对毛坯、机床、夹具的选择；数控的自动化程度高、成本不高、有良好的经济效益、工人劳动强度低，所以广泛的应用在我们的生活中。
现代的制造业中，基本上都采用数控加工，它的作用已经越来越大，它可以更快更高效的加工零件，为全世界做出了巨大的贡献。
本文主要以数控铣床加工为核心，重点讲述法兰克系统的加工步骤，加工流程，数控编程过程以及操作方法。
使用CAD\CAM软件来对零件进行平面设计和实体造型，充分的显示数控铣床的特征和加工范围。
关键词：
数控铣床；零件加工；3D造型
目录
摘要I
目录II
引言1
1深腔机构的零件图1
2深腔零件的造型设计2
3零件的工艺规程11
4零件的Mastercam自动编程及仿真加工15
结束语34
致谢35
参考文献36
深腔零件的工艺分析及数控加工
引言
数控技术：
是利用数字信息对机械的运动方向和加工的形状进行控制的方法。
数控机床的基本设备；DNC，CIMS，FMS，FMC。
数控机床的组成：
数控系统，输出输入系统，伺服系统，反馈装置。
数控编程分为：
手工编程，自动编程。
手工编程指操作人员为了方便编写程序所自己画的加工轨迹弄得编程。
自动编程：
除了人工编写的其他采用CAD，CAM编程软件输入零件的加工信息，经计算机处理自动生成的程序。
现在数控制技术已经非常的流行和普遍了。
现在许多东西都是自动化了。
数控加工操作简单，安全，精度高。
数控铣削加工中心的特点如下：
（1）加工精度高。
（2）精度稳定性高
（2）效率高。
（4）表面质量好。
（5）软件适应性大。
1.深腔机构的零件图
本设计的零件图纸如下
图2-1零件图
根据图2.1需要完成以下四项内容：
（1）绘制零件图形；；
（2）对深腔加工工艺分析；
（3）做一个好的加工方案；
（4）使用CAM进行仿真加工。
2深腔零件的造型设计
2.1软件的选择
选择Mastercam软件进行造型、生成数控程序。
2.2深腔零件的造型
2.2.1绘制零件顶盖
（1）绘制零件的顶盖图
使用工具栏中的直线命名，绘制顶盖外形，图2-1所示。
图2-1顶盖外形
（2）零件旋转
使用工具栏“旋转”功能，选种顶盖外形。
点击旋转命令，旋转中心取外面的那条垂直的线，图2-2所示。
图2-2顶盖实体
运用工具栏中直线功能，画出需要的图形，图2-3所示。
图2-3
2）顶盖实体切割
点击工具栏里“挤出”功能，然后选中图中左侧的曲线，在界面设置如图2-4所示。
然后单击确定，结果如图2-5所示。
图2-4参数设置
图2-5三维实体
（1）绘制草图
新建一个页面并创建直角坐标系。
然后点击页面上方的
按钮，将圆中心设置在坐标原点，在
出入48.4，34.1，两个圆就行成啦。
如图2.51所示
图2.51
点击页面上方的
按钮，会弹出一个对话框，将矩形中心设置在坐标原点，在
中输入长度48，宽度23.8，一个矩形就行成啦，结果如图2.52
图2.52
点击工具栏的
按钮，在
中输入倒圆角2，完成倒圆角，图2-6所示。
图2-6
（2）拉伸底座实体
选择工具栏“挤出”按钮，对底座图进行向下拉伸，向下拉伸距离为10mm。
图2-7所示。
图2-7
选择工具栏“结合”功能，分别选择凸台·底座实体，然后按Enter键，合为一个实体。
结果如图2.8所示。
图2-8结合体
运用倒圆角，面与面倒圆角，对外形进行倒圆角，结果图2-9。
图2-9
选择工具栏“实体”按钮，选种抽壳的实体，如图2.10所示参数，单击
按钮结果如图2.11所示。
图2-10参数设置
图2-11抽壳后的实体
（1）绘制草图
按照样图中曲线，绘制出切开口的曲线，如图2.12中内侧曲线所示。
图2-12
（2）切割底座实体
选择工具栏“挤出”按钮，选择底座图形，点击实体里的切割命令，对底座进行切割。
图2-13所示。
图2-13
（1）六边形凸台的绘制
运用
按钮画一个圆，在用多边形在圆中内切一个六边形，绘制出六边形凸台的如图2-14所示。
图1-14
（2）拉伸实体
选择工具栏“挤出实体”按钮，选择深腔里的六边形，对六边形进行拉伸，图2-15所示。
图2-15
选择工具栏“挤出实体”按钮，选择深腔里的圆，对圆进行切割，把圆作成通的，图2-16所示。
图2-16
3零件的工艺规程
3.1深腔零件的工艺分析
3-1
3.2零件毛坯选择
根据实习加工所用的材料，把零件毛坯用45钢，毛料尺寸为60×45×25mm。
3.3定位基准的选择
（1）粗基准的选择：
毛坯上未加工的表面
（2）精基准的选择：
已加工表面。
3.4装夹方式的选择
用专用的夹具
3.5工序及工步的划分
工序1：
毛料60×30×18。
工序2：
铣毛料上，下面，14.8mm。
工序3：
铣型腔、钻孔。
工序4：
铣六边形凸台和深腔外形。
工序5：
去掉零件四周毛刺。
工序6：
检验零件尺寸是否正确。
3.6刀具的选择
刀具选择如表3.1所示。
表3.1数控刀具卡片
序号
刀具号
刀具名称
刀具个数
加工步骤
刀具半径/mm
1
T01
Ф16立铣刀
1
粗加工
8
T02
Ф6立铣刀
1
精加工深腔壁边，型腔内六边形凸台轮廓
2
T03
Ф4平底刀
1
精加工深腔底面及六边形凸台上表面
T04
Ф4立铣刀
1
精加工深腔四周壁边，半精加工型腔锥面
1
T05
Ф1键槽刀
1
精修型腔内六边形凸台轮廓
T06
Ф3球刀
1
精加工深腔内喇叭形状锥面
1
T07
Ф8中心钻
1
钻六边形凸台内中心孔
T08
Ф7.8麻花钻
1
钻深腔底孔
T09
Ф6铰刀
1
铰内孔
2
T01
Ф16立铣刀
1
粗加工
8
T02
Ф6键槽刀
1
精加工外轮廓及四周交接面
T03
Ф4球刀
1
精加工内轮廓六边形凸台及圆角
T04
Ф6立铣刀
1
精加工六边形凸台轮廓
3.7刀具切削用量的选择
（1）大的背吃刀量ap
（2）大的进给量f
（3）铣削速度vc的确定
根据ap，f来确定
3.8工艺卡片的制定
3.81工艺卡片
工艺过程片卡
零件名称及型号
零件名称
深腔
图号
材料
名称
45钢
毛坯
种类
铸件
牌号
尺寸
55×25×25mm
功能
序号
工序步骤
加工工种
设备名称
专用夹具
1
铣削毛坯55×25×25mm
铣工
数控铣床
2
铣零件上下表面，尺寸控制到14.8mm
铣工
数控铣床
机床自带平口虎钳
3
铣内型腔、钻内孔
铣工
加工中心
机床自带平口虎钳
4
铣六边形凸台及外形
铣工
加工中心
机床专用夹具
5
去除零件四周毛刺
钳工
6
检验尺寸是否合格
数控铣床加工工艺卡
序号
编号
夹具的名称
使用的设备
工作车间
9
O02
铣床专用平口虎钳
数控加工中心
序号
内容
刀具号
刀具尺寸/mm
主轴转速/（r/min）
进给速度（mm/min）
背吃刀量/mm
备注
1
粗加工毛坯
T01
Ф16外圆刀
1200
100
1
自动
2
半精加工壁边及型腔内的凸台轮廓
T02
Ф4外圆刀
1600
50
0.2
自动
3
精加工腔底及六边形凸台表面
T03
Ф6键槽刀
1200
50
1
自动
4
精加工内壁及半精加工型腔喇叭形锥面
T04
Ф2外圆刀
1200
60
0.1
自动
5
精修六边形凸台轮廓
T05
Ф1键槽刀
1200
40
0.1
自动
6
精加工喇叭形锥面
T06
Ф2球头刀
800
50
0.1
7
钻六边形凸台内中心孔
T07
Ф8中心钻
500
30
2
8
钻底孔
T08
Ф7.8麻花钻
600
20
1.5
10
铰孔
T09
Ф8铰刀
600
60
0.4
工序号
程序编号
夹具类型
机床设备
车间
8
O03
铣床专用夹具
数控加工中心
序号
工步步骤
刀具号
刀具名称/mm
S
F
ap
备注
1
开粗
T01
Ф16外圆刀
1200
100
1
自动
2
精加工外轮廓
T02
Ф3键槽刀
1200
50
0.5
自动
3
半精加工凸台轮廓
T04
Ф6外圆刀
1400
100
0.5
自动
4
精加工凸台交接面
T02
Ф3键槽刀
1600
50
0.5
自动
5
精加工凸台及圆角
T03
Ф2球刀
1800
100
0.1
自动
4零件的Mastercam自动编程及仿真加工
4.1刀路轨迹设计
做凹圆弧曲面加工时需要用到。
此部分的具体操作步骤，就不再详细论述，图4-1
图4.1
4.2毛坯的尺寸设置
（1）加工需要的机床选择
选择工具栏中的：
机床类型点击铣床点击默认，完成设置。
（2）加工需要的毛坯数值
点击操作管理面板中设置所需要的参数，图4.2所示。
图4-2图4-3
选择图4.2，在对话框中设置参数，毛料的尺寸为50乘40乘15.5，结果图4.3所示。
4.3刀具的设置
选择“刀具路径”点击“刀具管理器”点击对号，结果图4.4所示
图4.4
4.4加工型腔部分的刀路轨迹
4.4.1粗加工的刀路设计
（1）单击左侧对话框内的“刀具路径”→“外轮廓加工”→“挖槽粗加工”，完成以上的设置，选种图4.5所示图形的外轮的线，要保证零件是封闭的，按下Enter，点击
按钮；如图4.6所示的深腔内轮廓挖槽粗加工刀具轨迹，选择6mm的键槽刀车刀，进给速度80，主轴转速1600，下刀速率160，提刀速。
图4-5
图4-6
（2）单击“外轮廓加工”，加工余量为0.2。
（3）单击“挖槽内轮廓”，图4.7所示。
图4-7挖槽参数设置
（4）这弄好上面的问题，单击
按钮，图4.8。
图4-8
4.4.2半精加工壁边和六边形凸台轮廓的刀路轨迹
（1）单击左侧对话框内“刀具路径”→“深腔内轮廓粗加工”，点中图4-9深腔内轮廓作为要被加工表面，点中图4-10外轮廓作为在此被加工干涩面，按下Enter，点击确认
按钮，显示图4.11刀具加工轨迹的数值，在对话框中，首先选择键槽刀，刀直径6mm，进给率80，主轴转速1000，下刀率100，快速提刀。
图4-9加工曲面图4-10
图4-11
（2）单击“外轮廓加工参数”选项，将其中的“加工余量”设置为0.2，其它数值不改变。
（3）单击“等高外形粗加工参数”这个选项，将Z轴粗加工进给量设为0.5。
（4）设置以上完成后，单击
按钮，图4-12。
图4.12
4.4.3精加工腔底和六边形凸台表面的刀路轨迹
（1）单击左侧界面内“刀具路径”→“外轮廓加工”精加工深腔零件的外轮廓，点击如4.13，点击4.14，按下Enter，单击
按钮，图4.15刀具路径对话框内，选择4号刀，进给率50，主轴转速1200，下刀率100，提刀速率200。
快速提刀。
图4-13加工面的拾取图图4-14干涩面的拾取
图4-15
（2）选择
，将加工需要的数值，整体误差0.015，最大切削间距1.2等数值，输入图4-16。
图4-16
（3）以上数值的输入完成，检查没有错误后，单击
按钮，图4.17所示。
图4.17
4.4.4精加工壁边及型腔喇叭锥面的刀路轨迹
在根据以上的方法，运用外轮廓等高外形加工的方法，生成出精加工壁边和半精加工型腔喇叭形锥面刀具轨迹结果如图4.18所示。
图4-18精加工壁边和半精加工型腔喇叭形锥面的刀具轨迹
4.4.5精加工六边形凸台轮廓的刀具轨迹
同理，生成精加工六边形凸台轮廓的刀具轨迹图4-19所示。
图4-19
4.4.6精加工喇叭锥面的刀具轨迹
（1）选择“刀具路径”→“外轮廓加工”，加工深腔内的喇叭面，拾取图4.20所示的内轮廓，拾取图4.21所示的外轮廓。
图4-20图4-21
（2）然后将刀具编号改为2号，刀具直径4mm，进给率为100，主轴转速1000。
选择图4-22中的刀具中的球刀右击，会出现一个对话框，选择其中的编辑刀具，会又出现一个对话框，所谓编辑刀具就是把刀具的各种参数设定好，一般刀具的参数采用常用值就可以了，所以这里不必做过多的修改。
它适用于粗加工和精加工。
图4-22
3）单击，
，将做零件需要的数值出入进去，起始补正距离5等数值，图4-23所示。
图4-23
5）把需要进行设定的参数都输完以后，就会出现如图4-24的刀具路径，也就是加工轨迹。
图4-24
4.4.7钻孔的刀具轨迹
（1）单击“刀具路径”→“钻孔”，选中需要加工孔的中心，按下回Enter，将会出如图4.25所示刀路参数设置的一个对话框，在界面中选择T07号刀，即直径为3mm的中心钻，设置进给率为60，主轴转速500，结果如图4.25所示。
图4-25
（2）编辑刀具的参数一般都使用默认的值，具体根据实际情况进行适当修改，最后单击对话框4-26下面的
按钮。
图4-26
（3）把需要进行设定的参数都输完以后，就会出现如图4-27的刀具路径，也就是加工轨迹。
图4-27
4.5铣凸台及外形的刀具轨迹
4.5.1粗加工外轮廓刀路轨迹
图4-28
4.5.2工步2精加工外轮廓的刀路设计
（1）单击左侧对话框内“刀具路径”→“外形铣削”，选中零件的外轮廓曲线，然后按下Enter键，图4.29选择2号刀，即3mm的平底刀，设置进给速率为80，主轴转速为1600，下刀速率为100，快速提刀，单击。
按钮，结果如图4.29所示。
图4.29外形铣削参数设置
（2）在对话框内点击“深度切削”，最大粗切步进量为0.5，精修量为1，图4.30。
图4-30
（3）在对话框内点击编辑刀具就是把刀具的各种参数设定好，一般刀具的参数采用常用值就可以了，所以这里不必做过多的修改。
这次改下深度的数值Z-16，因为是通孔要大于工件的厚度，图4-31所示。
图4-31
（4）把需要进行设定的参数都输完以后，就会出现如图4-32的刀具路径，也就是加工轨迹。
图4.32外轮廓的刀具路径
4.5.3半精加工六边形凸台轮廓
图4.33
4.5.4精加工凸台交接面
图4-34
4.5.5精加工凸台及圆角
图4.35
4.6后处理设置
把制作好的的所有刀具路径全部选中，勾上对号，点击
按钮，出现图4-36.
图4.36
直接按
按钮，然后选择保存的目录，结果图4.37所示。
图4.37
4.7仿真加工
单击左如图4-38，将加工的所有的刀具路径选种，然后单击
按钮进入仿真界面，如图4-39所示。
图4-38
图4-39
接下来就是进行实体加工，把速度调到最大，然后就会有刀具自动进行仿真加最后就把深腔零件完美的加工出来啦，图4-40,4-41所示。
图4.40加工后的仿真效果图
图4.41加工后的仿真效果图
结束语
完成事情过程是辛苦的，但结果是幸福的，想想从开始的为难到最后的写完，体会了在整个设计的过程中的困难，看着自己的毕业设计进一步的完善的欢笑，面临困难感到自己不足而感到难过。
毕业设计写完感觉满满的幸福，很开心自己完成了自己的毕业设计，通过深腔的设计丶加工完成这一个漫长的过程中，让我对数控铣床以及CAM软件有了更佳一步的了解和应用，数控加工是零件加工技术的主流。
毕业设计加强了同学之间的关系，以前不会的同学也知道问了，同学之间互相帮忙，自己不会的可以问小伙伴，同学不会的也可以问我，加强同学的交流能力。
这次设计我有许多不足的地方，许多地方不会，希望步入社会之后能提高自己的能力，让自己可以独自的完成工作需要的零件的设计，尽自己的努力改变自己。
让自己成为一个有能力的设计师。
致谢
这个毕业设计写完了，也意味着我的3年大学生活要结束了，在此要感谢我的毕业设计指导老师姚老师，在我写我的毕业设计的时候给俺们他带的学生很大很大的帮助，每次俺们问老师他都非常非常耐心的给俺们说，也一直在鼓励俺说不要着急来的急完成，时间够，不要着急，稳住自己的心慢慢去做自己的设计，时间来的及，感谢姚老师带俺们这次设计，给我们的帮助，还有给俺们的关怀，在此向姚老师致以诚挚的谢意和敬意。
此篇设计能顺利完成不离老师的帮助还有朋友之间的帮忙以及自己的努力，还这次设计中令我熟练的掌握和使用书上学习的知识同时也我扩展了我书上学不到的知识。
在此，向那些帮助过我的同学.老师感谢你们，谢谢
参考文献
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